德国DEW 黑臭水体治理方案

德国DEW 黑臭水体治理方案

高颖，王京南 (德国DEW公司)

城镇区域黑臭水体不仅给群众带来了极差的感官体验，也是直接影响群众生活的突出水环境问题。

根据国务院发布的《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)，对黑臭水体治理已经提出明确的要求: 到2020年，我国地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内；到2030年，城市建成区黑臭水体总体得到消除。

本文分析了黑臭水体的直接产生原因，并根据德国黑臭水体的处理经验提出了有效可行的治理措施和淤泥处理处置方案。

1问题的提出

1.1黑臭原因分析

河床底部有机污泥的沉积和厌氧发酵是导致水体黑臭的直接原因：

2C13H25O7N3S (有机物)+ 12H2O ⇒ 13CO2 + 13CH4 + 6NH3 + 2H2S

- 在静止或流速缓慢的河体内，在营养物质浓度很高的情况下，会在底部形成消化污泥层。

- 在厌氧情况下，有机物质通过生物化学转化过程，会产生 NH3和H2S 臭味物质。

- 与外部输入的泥土颗粒物质一起，会形成淤泥，在金属硫化物的作用下，颜色转化成灰色至深黑色。 

河床底部产生这些淤泥的原因各不相同，一方面来自自然沼泽化过程，例如岸边树叶掉入河流；另一方面通过雨污混合污水流入，将粪浆物质和其他市政有机垃圾物质带入河流湖泊。

图1  河道水体黑臭的直接原因是NH3和H2S

在清淤过程中，主要是将河流湖泊底部的污泥沉积物质分离取出。此外，还必须将水体表面的漂泥和蓝藻等物质抽吸排出，并按当地法规，进行相应的后续处理处置。

1.2污泥成分分析和清淤总量统计

通过确定河流水深和泥层厚度，取样和污泥成分分析，计算确定需要抽吸排出的污泥总量。

举例说明：

某城市河道内平均淤泥厚度 3750px，通过取样分析可知，淤泥中含有较高的有机物质含量，是形成沼气、NH3和H2S的主要原因，必须采取相应措施，清理清除 25000m³  淤泥。

通过一带有阀门的机械式测试管道，可以在一个测试工作过程中同时确定淤泥沉积厚度和河体液面高度。

通过淤泥容积统计，可以确定抽吸泥量、污泥固含量和污泥处理处置方式，并且在此基础上确定工程预算费用。

图2在湖泊池塘内每隔20米网格点上进行淤泥厚度测试，确定沉积污泥厚度和容积，同时取样分析。

2淤泥清理方法

在进行清淤过程中，传统方法是抽干河道，采用挖土机进行转运，但会带来以下缺点:

• 对周围环境产生臭味干扰；

• 对水体植物生态会产生破坏；

• 人工量和能耗较大。

替代方法是采用现代化的淤泥抽吸装置，可在岸边遥控操作，对河体内直接进行淤泥抽吸，淤泥清理过程中不会或只是产生极少量臭味，对周围植物生态体系不会造成破坏，整个清淤过程只需一个人工。

图3 传统挖泥方法和现代化吸泥方法之间的比较

3吸泥装置的工作原理

这种吸泥装置的吸泥深度可自由调节，根据配置最大深度分别可达3.5 m，5.5m和7m。即使因为多年矿化沉积变硬之后的污泥也可以被松化处理，被运输污泥的固含量最高可达约8%DS。

通过3个浮筒可以保证底泥抽吸装置浮在水面之上。4台分别驱动控制螺旋叶驱动电机可以确保灵活运行，可以到达池塘内各个区域。运输软管可以被吸泥机携带移动。

在抽吸处理底泥时，吸泥清理耙下沉，螺杆开始运转，污泥抽吸清理开始。一台运输能力为40 ~ 120 m³/h 的转子泵开始抽吸污泥/水混合物，并通过柔性管道泵送至岸上池塘之内，也可以在那里进行后续污泥处理处置。

底泥抽吸装置可进行遥控操作，对以下设备功能进行控制:

· 更改航向或前移后退

· 吸泥运输泵的开/关控制

· 清理吸泥耙的升/降控制

· 收集运输螺杆的开/关控制

· 浮桶的平衡操作

通过清理耙的升/降控制，不仅可以将底部淤泥，同时还可以将水体表面的漂泥和蓝藻等物质抽吸排出。

图4 遥控吸泥船的工作原理

4吸泥装置的主要技术参数

外形尺寸(长度 × 高度):  大约 6.080 x 2.415 mm

重量:     大约2.600 kg

额定电流:    32 A

功率:     16 KW

运输能力:   40~120m³/h

图5 遥控吸泥船的运转操作

5淤泥的后处理处置

为了对河道淤泥进行有效的后续处理处置，可根据现场情况，可以分别采用以下方式进行污泥浓缩或脱水处理：

1） 污泥干化床 或污泥芦苇床

2） 布袋静力脱水方法

3）       移动型机械脱水装置

脱水后的污泥，可以根据当地法规分别进行填埋处置或土地利用。

6黑臭水体的处理结果

许多城市内流速缓慢的河流和静止湖泊会随着时间在水体底部形成淤泥层，产生黑臭和蓝藻等问题。这些淤泥的形成一方面是来自水体本身的有机颗粒物质，例如水生植物和鱼类排泄物质组成，但更多是来自以下外源物质:

- 各种工业废水和市政污水流入

- 在降雨事件时，雨污混合污水携带粪浆物质进入水体。

- 此外，一些垃圾物质例如岸边树叶, 餐厨垃圾或动物粪便等进入河流，并沉积河底。

这些沉积有机物质会导致生物厌氧发酵，并使得水体变得浑浊和发臭。正是出于这一原因，必须对城市内的河道湖泊进行定期清淤工作。

采用遥控吸泥船后，可以对症下药，以卫生安全方式将这些有机淤泥抽吸排出:

- 淤泥清理之前，河体呈现黑色，臭气熏天

- 淤泥清理之后，河体清澈，几乎无臭味

河床内淤泥层高度降低之后，立即可以取得以下效果：

 改善水体感观质量和透明程度

 降低臭味浓度 

 减少“死亡性”生物质

 提高水体内氧气浓度

 增加河道或池塘的实际蓄水容积

联系人地址:

高颖 德国工学博士

德国DEW公司

Ying.gao@dew-techno.de